8mm宽频带高功率回旋行波放大器研究（工作总结报告）

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1、mm宽频带高功率回旋行波放大器研究工作总结报告课题概况高功率毫米波具有波束窄、分辨率高、能量密度尚、抗干扰能力强，是新概念定向能武器研究、高功率毫米波预警雷达、相干雷达及相控阵雷达、强力电子干扰和对抗的理想毫米波源，在军事上具有重要作用。1989年俄罗斯利用两支回旋速调管研制成Ka波段的相控阵雷达Ruza系统。该雷达能同时跟踪30个近地轨道小截面目标，探测距离为4200。2001年美国利用冋旋速调管管研制出机动的W波段毫米波雷达系统WARL0C，该雷达系统移动非常灵活方便，用于掠海面飞行目标的探测和跟踪，能有效消除

2、低空及近海面杂波干扰,识别低空飞行的巡航导弹等目标,国际上正在研制高功率、宽频带回旋行波管，以进一步提高毫米波雷达系统的性能。目前美俄都投入大量的研究人员将研究重点集中在回旋行波管研制，解决回旋速调管带宽的限制，宽频带大功率毫米波雷达可实现远距离高清晰成像、太空微小碎片的锁定和精确跟踪，为太空研究和应用提供安全的通道，为航天事业保驾护航。表1回旋行波管国外研究成果年份单位谐波次数/模式注电压(kV)中心频率(GHz)峰值功率(kW)饱和增益(dB)效率(%)3dB带宽(%)1979NRL1/TEoi7()3516.

3、6207.S1.51979Varian1/TEm512018261980XRL1/TEoi70353.2421.521981XRL1/TEoi7035—18—131989NTIIU1/TEu803518.4181&6101989UCLA8/TEs.35016.20.5101.354.31990NTHU1/TEh90356233211219911/TEio(矩形):门34—20—331990Varian1/TEm50942030821995XRL1/TEio333582516201995UCLAandUCDavisI

4、/TE218015.620716132.11995NTHU1/TEi.10()3562.3321121998NTHU1/TEh10035937026.5&62002MIT1/TE03—14010038—12002NAL1/TEOI—3513747—3.62002UCDC2/TE21——5030—32003马里兰大学2/TE01+TE02+TE41—34803616—国内“十•五”启动了高能毫米波源一-冋旋速调管及毫米波雷达的研究，冋旋速调管研究已取得突破。但回旋速调管相对带宽一般小于1%,因而在亳米波成像雷达，毫米

5、波超级干扰机及毫米波定向能武器研究受到限制。电子科技大学“十•五”开展了宽频带高功率8毫米回旋行波管研究，成功研制出国内第一只并达到国际先进水平的&恤回旋行波放大器,解决了国内研制新一代毫米波武器装备，高功率毫米波雷达，特别是成像雷达对宽频带高功率毫米波源的迫切需求。1•研究目标高功率毫米波在研制和开发新一代高科技武器装备上具有重要作用C项冃针对国际发展和国内军事装备的迫切需要，进行8俪高功率宽频带回旋行波放大器理论分析，数值模拟,样管研制及实验研究。系统掌握张皿回旋行波放大器关键技术，部件及整管设计方法。研制出满

6、足高功率毫米波成像雷达及高功率宽频带毫米波武器装备需求的高性能回旋行波放大器。2.主要研究内容和关键技术（1）主要研究内容对8俪回旋行波放大器进行理论分析，系统的专题研究，数值模拟和实验研究。主要研究内容包括：1）满足冋旋行波放大器要求的低纵向速度零散高质量磁控注入电子枪的方案设计，计算机模拟，优化及实验研究；2）分布加载及螺旋波纹波导高频场分析及冷测实验研究；3）电子注与高频场互作用的模拟计算，完成高频系统的优化设计提高增益、效率、带宽；4）宽频带输入输出系统研究；5）高平均功率技术及高功率器件工艺技术研究；6）

7、毫米波元件冷测及高功率毫米波测试技术研究；7）研制出达到预期指标的高性能8mm冋旋行波放大器。（2）关键技术(1)新型注-波互作用高频系统研究。对冃前国际上两种主流高频结构进行深入研究，提高注-波互作用效率。回旋电子注在分布加载衰减及光滑波导组成的复合高频系统中注-波互作用，有效抑制返波振荡和竞争模式。螺旋波纹波导系统在宽频带内与电子注互作用，实现高功率、高增益、宽频带的稳定工作。(2)回旋电子注在高频系统屮互作用的非线性理论研究与数值模拟，探讨提髙互作用效率、输出功率及带宽的方法。(3)磁控注入电子枪及电子光学系

8、统研究。电子注纵向速度零散会严重影响冋旋行波放大器的高频性能，为保证回旋行波放大器大功率输出，需要大电流，这就需要根据实际磁场进行新结构电子枪优化设计，降低纵向速度零散，满足高效互作用系统对电子注参量的要求。(4)回旋行波放大器宽频带输入耦合系统研究。回旋行波放大器宽频带耍求输入耦合系统带宽3GIk以上，同时要求工作模式高纯度，高效率。研究新型输入耦合系统结